RU201259U1

RU201259U1 - Device for selecting the operating parameters of plain bearings

Info

Publication number: RU201259U1
Application number: RU2020118489U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Хабрат
Original assignee: Николай Иванович Хабрат
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-12-07

Abstract

Полезная модель относится к области проведения исследований в машиностроении с целью выбора рациональных эксплуатационных параметров подшипников скольжения.Устройство содержит станину, на которой установлен в подшипниковых опорах вал, приводимый в движение от электродвигателя с рабочим диапазоном частот вращения и пультом управления приборами.На валу размещена пара элементов подшипника скольжения с конической поверхностью, угол конусности которых превышает угол трения контактирующих поверхностей при отсутствии смазывающих материалов.Нагружение подшипника скольжения производится в осевом направлении через упорный подшипник и тарированную пружину, а сопротивление вращению - динамометрической пружиной скручивания, соединенной с подшипником скольжения.Температура контактирующих поверхностей измеряется термометром, суммарный износ поверхностей трения - индикатором перемещений.Технический результат - расширение функциональных возможностей по обоснованию выбора эксплуатационных параметров, повышение точности измерений и упрощение съема параметров силового взаимодействия деталей подшипника скольжения в зависимости от основных факторов: температуры, частоты вращения, смазочных материалов, давления. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of research in mechanical engineering in order to select rational operating parameters of plain bearings. The device contains a frame on which a shaft is installed in bearing supports, driven by an electric motor with an operating frequency range and a control panel for devices. A pair of elements is placed on the shaft. a plain bearing with a tapered surface, the taper angle of which exceeds the friction angle of the contacting surfaces in the absence of lubricants. The sliding bearing is loaded axially through the thrust bearing and a calibrated spring, and the rotation resistance is carried out by a torsional torque spring connected to the plain bearing. The temperature of the contacting surfaces is measured a thermometer, the total wear of friction surfaces is an indicator of displacements. The technical result is an expansion of functionality to justify the choice of operating parameters, according to increasing the measurement accuracy and simplifying the removal of the parameters of the force interaction of the plain bearing parts, depending on the main factors: temperature, speed, lubricants, pressure. 3 C.p. f-ly, 3 dwg

Description

Полезная модель относится к области проведения научных исследований в области машиностроения с целью выбора рациональных параметров подшипников скольжения по их поверхностям трения.The utility model relates to the field of scientific research in the field of mechanical engineering in order to select rational parameters of plain bearings along their friction surfaces.

Известно техническое решение (патент RU N192398 UI МПК G01N 19/02. Бюл. N26, 2019. Аналог), содержащий станину и установленный на ней неподвижно вал, на котором в отверстие, перпендикулярном его оси, установлен индентор, взаимодействующий с внутренней конической поверхностью втулки, поджимаемой в осевом направлении крепежными элементами, кинематически соединенными с подвижным в тангенциальном направлении на валу упором. В свою очередь, этот упор соединен с рычагом и нагружающим устройством с динамометром. Силовое взаимодействие по контактирующим поверхностям индентора и конической поверхностью втулки обеспечивается при последовательном завинчивании крепежных элементов динамометрическим ключом. При этом следует полагать, в связи с названием устройства, поверхность конической втулки должна быть покрыта определенным сортом смазки, что не отражено в описании рассматриваемого устройства, и к недостаткам аналога следует отнести главным образом крайне низкую точность нагружения контактируемых поверхностей трения в связи с последовательным завинчиванием нагружающих элементов, одноразовость проведения эксперимента, режим работы поверхностей трения крайне редко встречающийся в практике эксплуатации машин. Смазывающие материалы могут быть только пластические.Known technical solution (patent RU N192398 UI IPC G01N 19/02. Bul. N26, 2019. Analogue), containing a frame and a fixed shaft mounted on it, on which an indenter is installed in the hole perpendicular to its axis, interacting with the inner tapered surface of the sleeve , pressed in the axial direction by fasteners, kinematically connected to a stop moving in the tangential direction on the shaft. In turn, this stop is connected to a lever and a loading device with a dynamometer. Force interaction along the contacting surfaces of the indenter and the tapered surface of the sleeve is provided by sequentially screwing the fasteners with a torque wrench. In this case, it should be assumed, in connection with the name of the device, the surface of the tapered bushing should be covered with a certain type of lubricant, which is not reflected in the description of the device in question, and the disadvantages of the analogue should be attributed mainly to the extremely low accuracy of loading the contacting friction surfaces in connection with the sequential screwing of the loading elements, the disposability of the experiment, the operating mode of the friction surfaces is extremely rare in the practice of operating machines. Lubricants can only be plastic.

Известно иное техническое решение (патент RU N195420 U1 МПК G01N 19/02. Бюл. N4, 2020. Прототип) тех же авторов, содержащий те же существенные признаки, отличающийся наличием дополнительного элемента - конической втулки, взаимодействующей с индентором и заменяемой в случае необходимости в процессе проведения экспериментов.Another technical solution is known (patent RU N195420 U1 IPC G01N 19/02. Bul. N4, 2020. Prototype) of the same authors, containing the same essential features, characterized by the presence of an additional element - a tapered bushing interacting with the indenter and replaceable if necessary the process of conducting experiments.

Недостатки прототипа те же, что и указанные выше для аналога. К перечисленным выше недостаткам следует отнести весьма малый контакт трения индентора с конической поверхностью втулки, что противоречит реальным конструкциям подшипников скольжения.The disadvantages of the prototype are the same as those indicated above for the analogue. The disadvantages listed above include a very small contact of friction of the indenter with the tapered surface of the sleeve, which contradicts the real designs of plain bearings.

Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей разрабатываемой конструкции устройства, направленной на повышение точности и упрощение съема эксплуатационных параметров подшипников скольжения в зависимости от смазочных материалов, температуры, частоты вращения, давления и других условий работы подшипников скольжения и создание в последующем базы для обоснования выбора рациональных эксплуатационных параметров для реальных подшипниковых узлов подшипников скольжения.The technical task of the utility model is to expand the functionality of the device being developed, aimed at improving the accuracy and simplifying the removal of the operating parameters of plain bearings depending on lubricants, temperature, rotation speed, pressure and other operating conditions of plain bearings and subsequently creating a basis for justifying the choice of rational operating parameters for real bearing assemblies of plain bearings.

Решение поставленной задачи в предлагаемом техническом решении достигается тем, что в нем вал установлен в подшипниковых опорах, кинематически соединенный с электродвигателем с рабочим диапазоном изменения частот вращения и пультом управления с приборами, фиксирующими частоты вращения электродвигателя и количества оборотов за период проведения испытаний; на валу размещены пара элементов подшипника скольжения, неподвижно охватываемых с наружной конической поверхностью, и охватывающая деталь с внутренней такой же конической поверхностью, угол конусности которых превышает угол трения по сопрягаемым поверхностям при отсутствии смазочных материалов, нагружение осевой силой охватывающей детали производится гайкой с резьбой, установленной на валу через упорный защищенный подшипник, нажимной диск, тарированную пружину сжатия и упорный диск, и при этом на нажимном диске установлен индикатор перемещений, упирающийся ножкой в упорный диск; с противоположной стороны охватывающая деталь через штыри в ее торцевой поверхности соединена кинематически подвижно в осевом направлении и неподвижно в тангенциальном с полумуфтой, неподвижно соединенной с пружиной скручивания, второй конец которой неподвижно соединен со ступицей, установленной в подшипниковой опоре с возможностью проворачивания в ней и последующей фиксацией крепежными элементами, на которой закреплена рукоятка для проворачивания и шкала угла закручивания пружины в непосредственной близости, от которой размещен указатель угла закручивания пружины на трубе, охватывающей пружину и закрепленной вторым концом на полумуфте пружины скручивания; охватывающая деталь по конической поверхности трения имеет осевой паз, невыходящий за габариты детали, пространственно связанный с резьбовым отверстием, в которое ввернут штуцер, который соединен гибкой трубой с капельницей и объемом для жидкой смазки, установленный на станине установки; на охватывающей детали в ее теле установлен термометр; конец вала с противоположной стороны привода заканчивается четырехгранником под ключ; осевой паз в охватывающей детали выполнен со скосом в сторону вращения охватываемой детали; на станине размещен кронштейн с закрепленным на нем индикатором перемещений, упирающийся измерительной линейкой в упорный диск, фиксирующий суммарный износ поверхностей трения; на станине под охватывающей деталью установлена ванночка для сбора отработанной смазки.The solution to the problem in the proposed technical solution is achieved by the fact that the shaft is installed in bearing supports, kinematically connected to an electric motor with a working range of rotation frequencies and a control panel with instruments that record the speed of the electric motor and the number of revolutions during the test period; a pair of sliding bearing elements are placed on the shaft, motionlessly covered with an outer conical surface, and a covering part with the same inner conical surface, the taper angle of which exceeds the angle of friction on the mating surfaces in the absence of lubricants, loading by the axial force of the covering part is performed by a threaded nut installed on the shaft through a thrust protected bearing, a pressure disk, a calibrated compression spring and a thrust disk, and at the same time a displacement indicator is installed on the pressure disk, abutting with a foot against the thrust disk; on the opposite side, the female part through pins in its end surface is connected kinematically movably in the axial direction and fixedly in the tangential direction with a half-coupling fixedly connected to a torsion spring, the second end of which is fixedly connected to a hub installed in a bearing support with the ability to rotate in it and subsequent fixation fastening elements, on which the handle for turning and the scale of the angle of twisting of the spring are fixed in the immediate vicinity, from which the indicator of the angle of twisting of the spring is located on a pipe that encloses the spring and is fixed with the second end on the half-coupling of the torsion spring; the covering part along the conical friction surface has an axial groove that does not go beyond the dimensions of the part, spatially connected with a threaded hole, into which a fitting is screwed, which is connected by a flexible pipe with a dropper and a volume for liquid lubrication, installed on the machine frame; a thermometer is installed on the covering part in its body; the end of the shaft on the opposite side of the drive ends with a wrench square; the axial groove in the female part is made with a bevel in the direction of rotation of the male part; on the bed there is a bracket with a displacement indicator fixed on it, abutting with a measuring ruler against a thrust disk, which records the total wear of the friction surfaces; a tray is installed on the bed under the female part to collect the used grease.

На фиг. 1 полезная модель представлена эскизами в осевом сечении, фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1 - тангенциальная фиксация ступицы пружины скручивания; фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1 - сечение паза охватывающей детали.FIG. 1, the utility model is represented by sketches in an axial section, Fig. 2 - section A-A in Fig. 1 - tangential fixation of the torsion spring hub; fig. 3 - section b-b in fig. 1 - section of the groove of the enclosing part.

Устройство для обоснования эксплуатационных параметров подшипников скольжения (далее по тексту описания - устройство) содержит платформу 1 с установленным на ней в подшипниковых опорах 2 и 3 вала 4, кинематически соединенное с электродвигателем 5 с рабочим диапазоном регулируемых частот вращения и пультом управления 6 с приборами регистрации частоты вращения и суммарного числа оборотов за период проведения испытания (фиг. 1 не приведены). На валу 4 размещена пара элементов подшипников скольжения - неподвижно охватываемая 7 и охватывающая 8 с углом конусности, превышающим угол трения контактирующих поверхностей при отсутствии на них смазочных материалов.The device for substantiating the operational parameters of plain bearings (hereinafter referred to as the device) contains a platform 1 with shafts 4 installed on it in bearing supports 2 and 3, kinematically connected to an electric motor 5 with an operating range of adjustable speeds and a control panel 6 with frequency recording devices rotation and total number of revolutions during the test period (Fig. 1 not shown). On the shaft 4 there is a pair of sliding bearing elements - fixedly covered by 7 and covering 8 with a taper angle exceeding the friction angle of the contacting surfaces in the absence of lubricants on them.

Нагружение в осевом направлении охватывающей детали 8 производится завинчиванием гайки 9 по резьбовой поверхности вала 4, создавая последовательно силовое воздействие на упорный защищенный подшипник 10, нажимной диск 11, тарированную пружину 12 сжатия, упорный диск 13. На нажимном диске 11 закреплен индикатор 14 перемещений, упирающийся измерительной ножкой в упорный диск 13, фиксирующий деформации тарированной пружины 12 сжатия, а, следовательно, и осевую силу нагружения охватывающей детали 8, которой определяется величина нормального давления по контактирующим поверхностям испытываемых деталей подшипника скольжения с учетом угла конусности.Loading in the axial direction of the female part 8 is carried out by screwing nut 9 along the threaded surface of the shaft 4, creating successively a force effect on the thrust protected bearing 10, the pressure plate 11, the calibrated compression spring 12, the thrust plate 13. The displacement indicator 14 is fixed on the pressure plate 11, abutting the measuring leg into the thrust disk 13, which fixes the deformations of the calibrated compression spring 12, and, consequently, the axial loading force of the female part 8, which determines the value of the normal pressure along the contacting surfaces of the tested plain bearing parts, taking into account the taper angle.

С противоположной стороны охватываемой детали 8 на ее торцевой стороне установлены в осевом направлении штыри 15, входящие свободно в осевые отверстия полумуфты 16, скрепленной с пружиной 17 скручивания. Вторым концом пружина 17 скреплена со ступицей 18, установленной в корпусе в подшипниковой опоре 2, с возможностью проворачивания и последующей фиксацией крепежными элементами в дуговых пазах 19 (фиг. 2). Проворачивание ступицы 18 производится при отпущенных крепежных элементах в дуговых пазах 19 посредством рукоятки 20 до положения, при котором штуцер 21 при работающей установке займет вертикальное положение с последующей фиксацией ступицы 18 на подшипниковой опоре 2.On the opposite side of the male part 8, on its end side, pins 15 are installed in the axial direction, which freely enter the axial holes of the half-coupling 16, fastened to the torsion spring 17. The second end of the spring 17 is attached to the hub 18, installed in the housing in the bearing support 2, with the possibility of turning and subsequent fixation by fasteners in the arc grooves 19 (Fig. 2). Rotation of the hub 18 is carried out with the fasteners released in the arc grooves 19 by means of the handle 20 to the position at which the fitting 21, when the installation is running, will take a vertical position, followed by fixing the hub 18 on the bearing support 2.

Пружину 17 скручивания охватывает труба 22, которая жестко соединена с полумуфтой 16 одним концом, а на втором ее конце установлен указатель 23 угла закручивания пружины 17, находящийся в непосредственной близости от шкалы 24, закрепленной на ступице 18.The torsion spring 17 encloses a pipe 22, which is rigidly connected to the coupling half 16 at one end, and at its second end there is an indicator 23 of the torsion angle of the spring 17, located in the immediate vicinity of the scale 24 fixed on the hub 18.

На рабочей конической поверхности охватывающей детали 8 предусмотрен паз 25, не выходящий за ее габариты, и пространственно соединен с резьбовым отверстием (на эскизе резьба не изображена), в которое ввернут штуцер 21, последовательно соединенный с гибкой трубкой 26, капельницей 27 и баком 28 для смазочного жидкого материала, установленный на платформе 1.On the working conical surface of the female part 8, a groove 25 is provided, which does not go beyond its dimensions, and is spatially connected to a threaded hole (the thread is not shown in the sketch), into which a fitting 21 is screwed, connected in series with a flexible tube 26, a dropper 27 and a tank 28 for of lubricant liquid installed on platform 1.

Глубоко в тело охватывающей детали 8 вмонтирован термометр 29, а на станине 1 под этой же деталью установлена ванночка 30 для сбора отработанной смазочной жидкости. Осевой паз 25 на охватывающей детали 8 выполнен со скосом 31 (фиг. 3) в сторону вращения охватываемой детали 7 с целью улучшения условий поступления смазочного материала к поверхности трения подшипниковой пары.A thermometer 29 is mounted deep into the body of the embracing part 8, and a tray 30 is installed on the frame 1 under the same part to collect the used lubricating fluid. The axial groove 25 on the female part 8 is made with a bevel 31 (Fig. 3) in the direction of rotation of the male part 7 in order to improve the conditions for the supply of lubricant to the friction surface of the bearing pair.

В кронштейне 32 на станине 1 установлен индикатор 33, упирающийся измерительной ножкой в упорный диск 13, фиксирующий суммарную величину износа рабочих поверхностей подшипника скольжения в осевом направлении.An indicator 33 is installed in the bracket 32 on the frame 1, abutting the measuring leg against the thrust disk 13, which records the total amount of wear of the sliding bearing sliding surfaces in the axial direction.

Выходной конец вала 1, со стороны противоположной приводу, оканчивается четырехгранником 34 под рожковый ключ для обеспечения завинчивания гайки 9, которая в случае необходимости может быть застопорена дополнительной гайкой 35.The output end of the shaft 1, on the side opposite to the drive, ends with a square 34 for an open-end wrench to ensure the screwing of the nut 9, which, if necessary, can be locked with an additional nut 35.

Работа на установкеInstallation work

Перед проведением испытаний на установке должна быть тщательно продумана программа испытаний и разработан журнал регистрации задаваемых и получаемых параметров по предварительному запуску установки и при установившемся длительном режиме испытаний.Before carrying out tests at the installation, a test program should be carefully thought out and a log of the set and received parameters should be developed for the preliminary start-up of the installation and for a steady-state long-term test mode.

Перед включением привода установки создается предварительное нагружение испытываемой пары; подается смазочный материал на поверхность трения, фиксируется выбранное положение охватывающей детали, фиксируется по указателю угол закручивания пружины скручивания, доводится работа установки до установившегося режима работы с измерением сопротивления вращению, температуры. При длительных испытаниях и заданной частоте вращения используются другие виды смазки и фиксируются эксплуатационные параметры: температура, силовое сопротивление вращению, износ рабочей поверхности и другие параметры. В результате анализа полученных экспериментальных данных выбираются оптимальные.Before turning on the drive of the installation, a preliminary loading of the test pair is created; the lubricant is supplied to the friction surface, the selected position of the covering part is fixed, the angle of twisting of the torsion spring is fixed according to the pointer, the operation of the installation is brought to a steady state of operation with the measurement of the resistance to rotation, temperature. During long-term tests and a given speed of rotation, other types of lubrication are used and operational parameters are recorded: temperature, force resistance to rotation, wear of the working surface and other parameters. As a result of the analysis of the obtained experimental data, the optimal ones are selected.

Claims

1. A device for selecting the operating parameters of sliding bearings contains a platform with a shaft installed on it with friction elements of sliding bearings placed on it, a loading device and a force interaction meter when the friction elements are displaced, characterized in that the shaft is installed in bearing supports, kinematically connected to an electric motor with a working range of rotation frequency change and a control panel with devices that record the speed of the electric motor and the number of revolutions during the test period; a pair of sliding bearing elements are placed on the shaft - a fixedly male part with an outer conical surface and a female part with the same inner conical surface, the taper angle of which exceeds the angle of friction along the mating surfaces in the absence of lubricants; loading by the axial force of the enclosing part is made by a threaded nut mounted on the shaft through a protected thrust bearing, a pressure disk, a calibrated compression spring and a thrust disk, and a displacement indicator is installed on the pressure disk, abutting with a foot against the thrust disk; on the opposite side, the female part through pins in its end surface is connected kinematically movably in the axial direction and fixedly in the tangential direction with a half-coupling fixedly connected to a torsion spring, the second end of which is fixedly connected to a hub installed in a bearing support with the ability to rotate in it and subsequent fixation fasteners, on which the handle for turning and the scale of the angle of twisting of the spring are fixed, in the immediate vicinity of which there is an indicator of the angle of twisting of the spring on a pipe that encloses the spring and is fixed by the second end on the half-coupling of the torsion spring, the covering part along the conical friction surface has an axial groove, not going beyond the dimensions of the part, spatially connected with a threaded hole into which a fitting is screwed, which is connected by a flexible pipe with a dropper and a volume for liquid lubrication, installed on the machine frame; a thermometer is installed on the covering part in its body; the shaft end on the opposite side of the drive ends with a wrench square.

2. The device according to claim 1, characterized in that the axial groove in the female part is made with a bevel in the direction of rotation of the male part.

3. The device according to claim 1, characterized in that a bracket with a displacement indicator fixed on it is placed on the frame, abutting the measuring foot against a thrust disk, which records the total wear of the friction surfaces.

4. An installation according to claim 1, characterized in that a tray is installed in it on the bed under the covering part for collecting the used lubricant.